不同覆膜材料下旱地种植对高粱产量性状的影响

王玉斌，平俊爱，牛 皓，吕 鑫，李慧明，楚建强

(1.山西省农业科学院 高粱研究所/高粱遗传与种质创新山西省重点实验室,山西 晋中 030600;2.农业部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室,山西 太原 030031)

伴随着全球干旱的加剧，干旱成为了农作物生长的主要限制性因素之一[1]。黄土高原北部是全国主要的干旱地区，由于水资源缺乏陕北地区80%以上耕地为旱地[2]，严重制约了当地农业产业的发展，也是造成当地农村贫困的主要因素之一[3]。佳县位于陕西省东北部，黄河中游西岸，总土地面积20.27万hm2，耕地面积5.4万hm2，粮田面积5.07万hm2，耕种土质以黄绵土和绵沙土为主，昼夜温差大，年平均降水量400 mm左右，年平均气温10℃左右，年平均日照时数为2 754.5 h，无霜期159 d。佳县是典型旱作农业县，适宜高粱、绿豆和马铃薯等农作物生长[4]。佳县常年高粱播种面积0.67万hm2。高粱是一种综合抗旱性能较强的作物，具有食用、酿造和饲料等多种使用价值。开展高粱旱地种植研究对干旱贫困地区农业产业结构调整和农村脱贫有重要的意义[1]。地膜覆盖因具有提高土壤温度，保存降雨资源，减少土壤水分蒸发，提高水分利用效率，促进产量提高的作用，被作为干旱半干旱地区的主要节水农业技术[5]。前人对高粱覆膜技术已经开展了广泛的研究。主要:①高粱覆膜栽培技术研究如：武海栋(2013年)对黄河三角洲盐碱地甜高粱栽培技术研究证明地膜覆盖甜高粱，可提前两周成熟[4]；刘天朋等(2014年)开展了川东南杂交糯高粱覆膜直播技术的研究[6]；郭永鹏等(2016年)开展了敖汉旗全覆膜水肥一体化高粱高产栽培技术研究[7]。②高粱覆膜栽培对产量及养分利用效率的影响研究：曾令琴等(2015年)开展了不同覆膜种植方式对酒用高粱产量的影响研究[8]；曹雄等(2016年)开展了覆膜与氮肥对高粱生育时期、水分消耗及产量的影响研究[9]；梁晓红等(2019年)开展了覆膜与施氮互作对高粱产量及水氮利用效率的影响[10]。前人研究采用的方法多数为单一材料的覆膜研究，且研究并未将覆膜与旱地种植结合。笔者研究采用两种材料薄膜覆盖的方法在旱地开展不同高粱品种的产量性状研究，对干旱地区高粱种植具有参考价值。

1 材料与方法

1.1 试验地情况

试验为2019年在陕西省佳县方塌镇谢家沟村、通镇王家川村和佳县工业园区(38°01′N，111°25′E)3个地方开展。试验地为黄土干旱坡地，该地区全年平均降雨量386 mm，无霜期200 d。

1.2 试验材料

试验所用高粱品种为山西省农业科学院高粱研究所提供的中晚熟品种晋中0592、晋中7742和晋夏2842。试验所用塑料薄膜分为0.007 mm的ppc基生物降解渗水膜和0.01 mm渗水地膜，均由山西省农业科学院资源与经济作物所提供。

1.3 试验设计

3个品种分别分为大田种植、降解膜覆盖种植和渗水膜覆盖种植3种种植模式处理设计3次重复。试验采用小区种植方式，小区面积3 m×5 m共15 m2。4月底随降雨适时播种，播种前统一施复合肥1 200 kg·hm-2(总养分≥40%(22%N、9%P2O5和9%K2O)播种行距40 cm,品种出苗后定苗株距20 cm，全生育期适时除草，灌溉依靠当地自然降雨。成熟后调查株高、穗长、千粒重和小区产量，数据处理取3地的平均值。

1.4 数据分析

采用DPS7.05及Excel2003进行数据统计和分析。

2 结果与分析

2.1 旱地种植下高粱品种的产量差异

试验用高粱品种都在旱地自然降水条件下种植，在无覆盖、降解膜和渗水膜3种种植模式下产量性状存在差异。根据表1在无覆盖种植模式下小区产量为晋中0592>晋中7742>晋夏2842；在覆盖降解膜种植模式下小区产量为晋中7742>晋中0592>晋夏2842；在渗水膜覆盖种植模式下小区产量为晋中0592>晋中7742>晋夏2842。根据平均值结果可以看出小区产量为晋中0592>晋中7742>晋夏2842。根据试验结果可以认为晋中0592在佳县的产量最高。

2.2 不同覆盖模式下高粱产量相关性状的分析

根据表1可以看出在不同覆盖种植模式下品种的株高存在差异。株高依次为晋中7742>晋中0592>晋夏2842；且3个品种株高都为渗水膜模式>降解膜模式>无覆盖模式。由此可以看出覆膜种植会增加高粱的株高，由表1可以看出增长幅度为晋夏2842>晋中7742>晋中0592。高粱较高的株高会造成倒伏影响产量，试验结果可以看出晋中0592在覆膜种植模式下株高增长最低。由表1可以看出高粱穗长在不同种植模式下存在差异，晋夏2842穗长为渗水膜模式>降解膜模式>无覆盖模式；晋中7742穗长为降解膜模式>渗水膜模式>无覆盖模式；晋中0592穗长为降解膜模式>渗水膜模式>无覆盖模式。结果可以看出高粱穗长在覆膜种植模式下>无覆盖种植模式。由表1可以看出高粱千粒重在不同种植模式下存在差异。晋夏2842和晋中0592千粒重都为降解膜模式>渗水膜模式>无覆盖模式；晋中7742千粒重为渗水膜模式>降解膜模式>无覆盖模式。结果可以看出高粱千粒重在覆膜种植模式下>无覆盖种植模式。

表1 高粱不同覆膜种植的产量性状

2.3 覆膜种植模式的经济效益分析

覆膜种植可以提高高粱的产量，同时也增加了生产成本。笔者试验以降解地膜市场价26元·kg-1覆膜量为4 kg·667m-2计算小区(15 m2)成本为2.34元，以高粱收购价2元·kg-1计算收益得到如下结果(表2)。3个品种在覆膜种植模式下增加产量的同时增加了经济效益，其中2种覆膜种植模式增加的经济效益依次为晋夏2842>晋中7742>晋中0592。根据表2种平均经济效益结果可以看出渗水地膜覆盖种植增加的经济效益大于降解地膜种植模式。

表2 高粱不同覆膜种植的经济效益分析 (15 m2)

3 结论与讨论

3.1 高粱品种晋中0592更适合佳县旱地种植

多变低水是西部农业的生态环境，而高粱可在玉米、小麦、大豆不能忍耐的干旱地区获得一定产量[10]。尽管食用高粱种植面积在下降但作为酒用酿造高粱在陕西仍有大量种植[4]，在陕西北部地区发展专用酿造高粱种植对当地产业发展和脱贫工作有极其重要的意义[11]。山仑等研究证实高粱属于一种抗旱性很强且能在严重干旱条件下保持较高产量水平的作物，在干旱条件下高粱耗水量降低，水分利用率提高[3]。笔者研究结果也证实了高粱具有较强的抗旱性。3个高粱品种在3个种植模式下产量结果都比较理想，其中晋中0592相对产量较高。晋中0592在2种覆膜种植模式下比无覆盖种植模式相比其余两个品种增产较小，可能说明该品种稳产性好，陕北地区雨水年季之间较为多变，应种植抗旱性比较稳定的高粱品种，用以保证产量稳定。

3.2 覆膜种植模式能增加高粱产量和经济效益

土壤水分是作物需水的直接来源[12]，地膜覆盖因具有提高土壤温度，保存降雨资源，减少土壤水分蒸发[13]，提高水分利用效率，促进产量提高的作用[14]，被作为干旱半干旱地区的主要节水农业技术大范围推广[15]。同时也带来环境污染、增加成本等问题[14]。针对这些问题科研人员研究出可降解地膜种植方式。笔者研究结果表明覆盖降解膜和渗水膜种植均会提高高粱产量和经济效益。根据经济效益分析结果渗水膜覆盖的种植方式经济效益最高。但是渗水膜在大田降解较慢，降解膜覆盖的生态效益较高。

3.3 高粱旱地种植模式的分析

高粱具有较强的耐旱性，覆膜种植可以有效提高高粱出苗率[16]，但是不同品种之间顶土力存在差异[17]，同一生态区种植不同品种也存在出苗弱出苗不齐的问题，补种会增加劳动量和成本[18]。旱地覆膜种植高粱首先要选择顶土力好的优良种子以保证出苗。

研究结果显示覆膜会增加高粱株高，较高的株高会造成倒伏从而影响产量[19]，所以旱地覆膜应选择株高150 cm左右的品种为宜。同时地膜覆盖高粱不能一味地强调密植，要根据品种、地力等条件确定适宜的密度。降解膜覆盖种植高粱产量结果大于渗水膜但降解膜成本较高，所以渗水膜覆盖种植经济效益最高。从生态效益角度考虑，如果有政府补贴应优先考虑覆盖降解膜种植。